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yexuqing木蟲之王 (文學泰斗)
太陽系系主任
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[交流]
天大研發(fā)新型電解液，有望實現(xiàn)鋁金屬電池實用化
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實現(xiàn)“雙碳”目標，離不開可再生能源的充分開發(fā)和高效利用，而安全、綠色的大規(guī)模儲能技術(shù)是其關(guān)鍵支撐。近日，天津大學先進碳與能源材料實驗室團隊取得重要進展，該團隊成功研發(fā)出一種全新的低腐蝕性“有機雙氯”電解液，為鋁金屬電池走向大規(guī)模實際應用掃清了一大障礙。 “有機雙氯”電解液設(shè)計及特性圖示 團隊供圖 鋁金屬電池因負極材料鋁具有理論比容量高、地殼儲量豐富、成本低廉以及三電子轉(zhuǎn)移等優(yōu)勢，在下一代儲能技術(shù)中展現(xiàn)出巨大潛力。然而，鋁金屬電池技術(shù)的實用化長期受限于電解液體系。傳統(tǒng)電解液雖能使鋁可逆沉積與溶解，但普遍存在腐蝕性強、粘度高、成本高、動力學遲緩等問題，嚴重損害電池組件壽命，制約了其發(fā)展。 針對這一核心挑戰(zhàn)，團隊創(chuàng)新性地提出“有機雙氯”溶劑化電解液設(shè)計策略，以氯化鋁或正丙醚有機體系替代傳統(tǒng)離子液體，并通過精準篩選與調(diào)控有機溶劑的溶劑化能力，構(gòu)建了獨特的“有機雙氯”溶劑化結(jié)構(gòu)。 該結(jié)構(gòu)將所有具有腐蝕性的氯離子“限域”在鋁離子周圍，從而大幅降低了電解液整體的腐蝕性。同時，這一特殊結(jié)構(gòu)易于極化，從而確保了鋁電池能夠穩(wěn)定、高效地完成反復的充電與放電循環(huán)。 此項突破不僅成功解決了鋁金屬電池面臨的強腐蝕性難題，更開創(chuàng)了一條基于陽離子活性物種的全新電化學反應路徑。這為攻克鋁電池乃至其他多價金屬電池中普遍存在的腐蝕、動力學遲緩、傳質(zhì)受阻等共性技術(shù)瓶頸，提供了全新的解決思路，為實現(xiàn)鋁金屬電池的實用化邁出重要一步。 該研究成果于12月4日發(fā)表在國際頂級學術(shù)期刊《自然-可持續(xù)性》。天津大學化工學院張渤、李治國、韓大量和中國科學院深圳先進技術(shù)研究院閔志雯為共同第一作者，天津大學教授楊全紅、翁哲和副研究員韓大量為共同通訊作者。 據(jù)了解，天津大學化工學院先進碳與能源材料實驗室團隊長期致力于新型能量存儲與轉(zhuǎn)化材料與器件研究，聚焦新型鋰/鈉離子電池、固態(tài)鋰電池和鋰硫電池、水系/有機系高價金屬電池、海水電池以及電催化小分子高值利用等研究方向，在致密儲能、鋰硫催化、篩分儲能、水合有機/有機高價離子電池和銅基電催化劑可控重構(gòu)等方面取得原創(chuàng)性成果。 相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41893-025-01706-6 |
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